物理化学2005级上A卷(答案).pdf

2005 级 物理化学 I I 课程试题 A 卷答案 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 分数 合分人 合分人 复查人 复查人 分数 评卷人 一 单选题 每题一 单选题 每题 2 分 共分 共 20 分 分 说明 将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内 说明 将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内 1 对于一个封闭系统 下列说法中正确的有 D A 等容绝热过程 U 0 B 等容过程所作的功等于零 C 绝热过程 Up dV D 循环过程 U 0 2 一定量的某理想气体等容下由T1升温到T2 相同量的该气体等压下也由T1升温到T2 则 两个过程热量的关系和热力学能变化的关系为 D A QV Qp UV Up B QV Qp UV Qp UV Up 边 D QV Qp UV Up 3 下列说法中错误的是 经过一个节流膨胀后 B A 理想气体温度不变 B 实际气体温度一定升高 C 实际气体温度可能升高 也可能降低 D 气体节流膨胀焓值不变 4 若气体的状态方程为 pV RT bp b 0 此气体经绝热向真空膨胀后 温度怎样变 C A 上升 B 下降 C 不变 D 不确定 5 对于组成恒定的系统 下列偏导数何者小于零 B A H S p B A V T C U S V D G p T 6 在 298K时 A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解 均遵守Henry定律 Henry常数分别 为kx A和kx B 且知k B x A kx B B 则当A和B压力的平衡值相同时 在该溶剂中所溶解的物质 的量是 B 共 6 页 第 1 页 郑大考研网 A A 的物质量大于 B 的物质的量 B A 的物质量小于 B 的物质的量 C A 的物质量等于 B 的物质的量 D A 的物质的量与 B 的物质的量无法比较 7 300K时 A液体与B液体在纯态时的饱和蒸气压分别为 40kPa和 46 65kPa 在该温度下 A B形成的完全互溶二组分系统在xA 0 5 时 组分A和组分B的平衡分压力分别是 13 33kPa和 20kPa 则此二组分系统常压下的T x图为下列图中的 B A B C 8 在一定压力下 纯物质A的沸点 蒸气压和化学势分别为Tb pA 和 A 加入少量不挥 发性溶质形成溶液之后分别变为Tb pA和 A 因此有 D A Tb Tb pA pA A Tb pA pA A A C Tb Tb pA A D Tb pA A A 9 在 101 325kPa的压力下 I2在液态水和CCl4中达到分配平衡 无固态碘存在 则该系统的 条件自由度数为 B A 1 B 2 C 0 D 3 10 设反应 aA g yY g zZ g A g 在 101 325kPa 300K 下的转化率是 600K 时的 2 倍 而且在 300K 下系统压力为 101 325kPa 时的转化率是 2 101 325kPa 时的 2 倍 故可推 断该反应 C A 平衡常数与温度 压力成反比 B 是一个体积增加的吸热反应 C 是一个体积增加的放热反应 D 平衡常数与温度成正比 与压力成反比 分数 评卷人 二 是非题 每题二 是非题 每题 2 分 共分 共 10 分 分 说明 认为陈述正确的在括号内打 否则在括号内打 说明 认为陈述正确的在括号内打 否则在括号内打 1 处在对应状态的两种不同气体 各自对于理想气体行为的偏离程度相同 2 系统从同一始态出发 经绝热不可逆到达终态 B 若经绝热可逆过程 也一定能达到终 态 B 3 对于任何宏观物质 其焓 H 一定大于其热力学能 U 所以对于等温下的理想气体反应 其 H 一定大于其 U 共 6 页 第 2 页 郑大考研网 4 指定状态下的 rm G 或 BB B 就是定温定压下 G 曲线上某一点切线的斜率 5 活度因子 系数 fB的大小表示真实液态混合物对理想液态混合物偏差的大小 B 分数 评卷人 三 问答题 共三 问答题 共 12 分 分 1 4 分 已知仅含C H O三种元素的某有机化合物B在 25 下的标准摩尔燃烧焓 cHm B 要求计算该物质在 25 下的标准摩尔生成焓 f Hm B 时 需要知道那些数据 答 答 需要知道 25 下H2 g 的标准摩尔燃烧焓 cHm H2 g 即H2O l 的标准摩尔生成焓 f Hm H2O l 以及C 石墨 的标准摩尔燃烧焓 cHm C 石墨 即CO2 g 的标准摩尔生成焓 f Hm CO2 g 数据 2 4 分 现在有人想利用海洋中不同深度的温度不同 设计一种循环操作的机器 使海水 的热力学能转换成有用的机械功 这是不是违反热力学第二定律 为什么 答 答 不违反 海洋深层的温度低于表面温度 表面温度高是吸收太阳的能量 由于相对 密度的原因 冷的水 4 总在海洋的下层 因为不是从单一热源吸热作功 所以不违 反第二定律 注 该题只要回答出不同深度的海洋温度相当于不同的热源温度 机器不 是从单一热源取热作功即可 3 4 分 今有A B两个吸热反应 其标准平衡常数分别为K A 和K B 标准摩尔反应焓 rHm A rHm B 则温度升高 10K时 哪一个的标准平衡常数变化较大 为什么 答 答 K A 变化较大 由Van t Hoff 等压方程dlnK dT rHm RT2可知 rHm 越大 K 随T变化越大 今 rHm 0 故dlnK dT 0 又因 rHm A rHm B 故K A 比K B 变化大 分数 评卷人 四 证明题 共四 证明题 共 8 分 分 试从热力学基本方程试从热力学基本方程 dH TdS Vdp 出发 证明理想气体出发 证明理想气体 H p T 0 证明 证明 由热力学基本方程式 dH TdS Vdp 两端恒温下对压力求导 H p T S p V TT 3 分 将麦克斯韦关系式 S p V T T p 代入上式 得 共 6 页 第 3 页 郑大考研网 H p T V T V T p 2 分 由理想气体状态方程V nRT p 得 V T nR p V T p 2 分 故理想气体 H p T V T V T 0 1 分 分数 评卷人 五 计算题 每题分数见题后 共五 计算题 每题分数见题后 共 50 分 分 1 15 分 4mol理想气体从 300K P 下等压加热到 600K 求此过程的 U H S A 和 G 已知该理想气体的Sm 300K 150 0J K 1 CP m 30 00J K 1 mol 1 解 解 U nCV m T2 T1 4 30 00 8 314 600 300 J 26 02kJ 3 分 H nCP m T2 T1 4 30 00 600 300 J 36 00kJ 3 分 S nCP m ln T2 T1 4 30 00 ln 600 300 J K 1 83 18J K 1 S S2 S1 S2 nSm 3 分 S2 S nSm 683 18 J K 1 TS T2S2 T1S1 600 683 18 300 4 150 0 J 229 91kJ 从而 A U TS 26 02 229 91 kJ 203 89kJ 3 分 G H TS 36 00 229 91 kJ 193 91kJ 3 分 2 10 分 已知 25 水的饱和蒸气压为 3168Pa 求水在 25 101 325kPa 下变为水蒸气的 G S H 设水蒸气为理想气体 H 不随温度变化 解 解 2 22 31 22 298K 101325Pa H O 298K 101325Pa H O g 298K 3168Pa H O 298K 3168Pa H O g G H G l GG l 12 2 3 1 0 0 101325 ln8 314298 15lnJ8589 68J 3168 GG p GGnRT p 共 6 页 第 4 页 212 12 1 ln g lm HTTp pRT T 郑大考研网 1 42 73kJ 114 5J K g lm HH HG S T 代入温度与蒸汽压数据 3 15 分 实验测得反应 1 CO2 g C 石墨 2CO g 的平衡数据如下 T K p总 kPa yCO2 eq 1073 260 41 0 2645 1173 233 05 0 0692 已知反应 2 2CO2 g 2CO g O2 g 在 1173K时K 2 1 25 10 16 在该温度时 cHm 石墨 392 2kJ mol 计算反应 2 在 1173K时的 rHm 和 rSm 设气体为理想气体 Cp m 0 解 先求反应 1 的 解 先求反应 1 的 rHm 1 2 分 22 22 COCO COCO yp 1 共 6 页 第 5 页 将 1073K和 1173K的pCO yCO p pCO2 yCO2 p及总压代入上式得 K 1073K 5 33 K 1173K 29 18 4 分 Cp m 0 由Kirchhoff公式 rHm 1 常数 2 分 由 Van t Hoff 等压方程 2 分 求得 rHm 1 177 9kJ mol 1 再求反应再求反应 2 的 的 rHm 2 CO2 g C 石墨 2CO g 2CO2 g 2CO g O2 g 石墨燃烧 C 石墨 O2 g CO2 g 1 分 rHm 2 rHm 1 cHm 石墨 177 9 392 2 kJ mol 1 570 1kJ mol 1 2 分 RTlnK2 rGm 2 rHm 2 T rSm 2 357 1 kJ mol 1 2 分 rSm 2 181 6 J K 1 mol 1 3 题解完毕 y p K ppp 1 1173 1129 18 ln KK ln 1073 107311735 33 rm H KKR 郑大考研网 4 10 分 已知 A B 二组分凝聚系统相图如下 1 标出各相区稳定存在的的相态 相数及自由度数为零的点 线 7 分 2 画出 a b c 三个系统冷却时的步冷曲线 3 分 解 解 1 各相区的相态及自由度数为零的点 线见下表 相区 相态 相数